海藻糖對月季切花的抗衰保鮮作用研究

馬少敏，王榮輝，蘭 瑛，韋函忠

（1.南寧邦爾克生物技術有限責任公司，廣西南寧 530003；2.南寧沛鴻民族中學，廣西南寧 530021；3.南寧發酵與酶工程技術研究中心，廣西南寧 530003）

月季(Rosa hybrida)屬薔薇科薔薇屬。月季色彩艷麗、優美多姿，深受人們的喜愛，是世界花卉貿易中最重要的四大切花之一，占整個切花消費量的1/6，在我國切花市場上消費量已居第1位[1]。但月季切花的自然壽命一般較短，大部分品種的瓶插壽命只有3.5～7.0 d[2]，瓶插期間易發生花頭下垂、花瓣藍變等現象，導致其觀賞品質下降。目前國內外雖然對月季切花的保鮮劑、保鮮技術及其相關生理變化進行了許多研究，利用蔗糖、殺菌劑、乙烯抑制劑、無機鹽、植物生長調節劑、有機酸及其鹽類等進行保鮮都取得一定效果[3]，但由于月季花品種繁多，且各品種間切花代謝差異大，因此沒有通用有效的保鮮劑。

海藻糖（Trehalose）是由2個葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷鍵構成的非還原性糖，廣泛存在于藻類、真菌、細菌和昆蟲、線蟲等低等生物中，目前我國已經能夠采用酶轉化法大量生產，作為具有優質甜味、防止蛋白質變性、抑制淀粉老化、抑制脂質酸敗的功能性糖類即將走入我們的日常生活。海藻糖最令人稱奇的生物學功能是優良的抗逆保護作用，許多在逆性環境如干燥脫水、高溫、冷凍、高滲等狀態下表現出非凡耐受力的生物物種，都與它們體內合成、積累大量海藻糖有直接的關系。外源性的海藻糖在植物生長中同樣能起到抗逆作用[4]，該文以海藻糖作為保鮮劑，研究其對月季切花的抗衰保鮮作用。

淀粉老化：經完全糊化的淀粉，在較低溫度下自然冷卻緩慢脫水干燥，使已經破壞的淀粉分子氫鍵再度結合，淀粉晶體重結晶沉淀為凝膠體的現象為淀粉的老化，通常又叫淀粉回生（Retrogradation）。淀粉的老化與淀粉的組成密切相關，直鏈淀粉比支鏈淀粉老化得快，支鏈淀粉在一定程度上還有抑制直鏈淀粉老化的作用。不同種類的淀粉，老化速度不同，有研究表明，小麥、玉米和大米等6種淀粉的老化速度按小麥、玉米＞大米、大薯、馬鈴薯＞＞蠟玉米的順序依次減小。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種：月季品種為艷粉色月季，購于南寧市園廣利鮮花店，選取健壯、含苞欲放或微開(花朵最外2～3枚花瓣開始向外翻卷)、大小基本一致的切花，分為7組，每組各10枝。

海藻糖（含量＞98%），南寧中諾生物工程有限責任公司；蔗糖為市售分析純試劑；DDS-307電導率儀，上海精密科學儀器有限公司；JD2000-2G電子天平，沈陽龍騰電子有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 瓶插試驗方法。月季花枝用消毒剪刀在水下斜剪，長度30 cm，留3片復葉，分別插于盛有500 mL不同瓶插液的燒杯中，置于室內散射光下，每天10:00觀察、記錄形態、稱重；每2 d取樣測定相對外滲率。瓶插液分為7組：①清水對照組：蒸餾水；②1%海藻糖組；③3%海藻糖組；④5%海藻糖組；⑤7%海藻糖組；⑥10%海藻糖組；⑦3%蔗糖組。瓶插液每2 d更換1次。

1.2.2 形態指標。主要根據花瓣的顏色與膨脹度評分，評分標準如下[5]：100分——花色純正，無色變，鮮艷，膨脹度好（一般指剛采時的狀態）；90分——有輕微的色變，但鮮艷，花色輕微黯淡但純正；80分——有輕微色變且花色略黯淡，膨脹度稍差；70分——色變較明顯，花色黯淡或膨脹度較差，出現藍變，花朵已失去觀賞價值但葉色尚好，飽滿直立；60分——花瓣色變明顯，有壞死斑塊或斑點，花瓣失水明顯，葉片中度萎蔫。每組固定取3枝切花進行評分，取平均值。

1.2.3 鮮重變化。將上述的每組3枝切花用吸水紙稍吸干表面水分，在電子天平上稱重，計算平均重量M。瓶插當天為第0天，記錄為M0，第1天后記錄為M1，第2天后記錄為M2，依次記錄。第(n+1)天的鮮重變化量=Mn+1-Mn，計算第(n+1)天的相對鮮重變化量=(Mn+1-Mn)/[(Mn+Mn+1)/2][5]。

1.2.4 相對外滲率測定。用自來水沖洗供試花瓣除去表面沾污物，再用蒸餾水沖洗1～2次，用干凈紗布輕輕吸干花瓣表面水分，用直徑為1 cm的打孔器鉆取小圓片。將小片混合均勻，快速稱取鮮樣2份，每份1 g，分別放入編號為A、B的三角瓶中。作如下處理：

A瓶常溫處理，加入蒸餾水50 mL，放入真空干燥器，用真空泵抽氣25 min（以抽出細胞間隙中的空氣），然后緩緩放入空氣，從真空干燥器中取出A瓶。

B瓶加入蒸餾水50 mL，稱重，置電爐上煮沸10 min，冷卻后再稱重并加蒸餾水至原重量，繼續浸泡。

將A、B瓶放置室溫下浸提1 h左右（經常搖動，以有利電解質外滲）。將花片從瓶中夾出，用電導儀分別測定A、B瓶溶液的電導率，同時測定蒸餾水（空白）的電導率，按下式計算常溫處理電解質的相對外滲率[6]：

2 結果與分析

2.1 海藻糖對月季切花形態指標的影響

各試驗組月季切花第0～8天的形態評分結果如表1所示。各試驗組月季切花第0、4、7天的外觀形態如圖1所示。

由表1和圖1可知，以蒸餾水為瓶插液時，該月季的觀賞日期很短，只在第0～3天具有較好的觀賞價值，并且在第3天已經出現了垂頭現象；3%蔗糖作為瓶插液時，月季的觀賞日期比蒸餾水對照組延長了1 d，在第5天開始垂頭蔫萎；3%和5%的海藻糖作為瓶插液時，可以更多地延長月季的觀賞日期，尤其是5%海藻糖的作用最好，第7天時仍有較好的觀賞價值，觀賞日期比蒸餾水延長1倍。

2.2 海藻糖對月季切花鮮重變化的影響

瓶插期間各組月季切花相對鮮重的變化如圖2所示。各試驗組月季切花在瓶插過程中的鮮重變化趨勢相似，瓶插第1天鮮重稍有增加，第2～7天鮮重均呈下降趨勢。蒸餾水組和蔗糖組的鮮重下降總體上大于海藻糖組，尤以第5～7天的鮮重下降最顯著。第7天，蒸餾水組的鮮重比第0天下降了50.0%，3%蔗糖組的鮮重下降了47.7%，5%海藻糖組的鮮重僅下降了28.3%，表明海藻糖對月季切花在瓶插期間具有一定的延緩失水作用。

表1 瓶插月季外觀形態評分分

圖1 瓶插月季切花形態變化

圖2 海藻糖對月季切花相對鮮重變化的影響

圖3 海藻糖對月季切花相對外滲率的影響

2.3 海藻糖對月季切花電導率的影響

植物的細胞質膜受到損傷時，往往表現為膜透性增大，細胞內部分電解質外滲，外液電導率增大。瓶插期間蒸餾水對照組、5%海藻糖組和3%蔗糖組月季切花相對外滲率的變化如圖3所示。

由圖3可知，隨著瓶插時間的延長，各組月季切花的相對外滲率都呈上升的趨勢，但蒸餾水對照組和3%蔗糖組的上升速率明顯高于5%海藻糖組。蒸餾水對照組第7天的相對外滲率比第1天上升了79.8%，3%蔗糖組上升了176.0%，而5%海藻糖組僅上升了10.9%，遠低于蒸餾水和蔗糖組，表明海藻糖有明顯的保護月季切花細胞質膜的作用。

3 討論

切花衰老的影響因素有外部環境因素和內部因素2個方面。外部環境因素主要是光、溫度、濕度、營養、細菌和氣體成分等，它們通過影響花的內在生理生化的變化來影響其衰老過程的；內部因素是衰老過程中起決定作用的因素，包括水分代謝，切花的鮮度取決于吸水速率和蒸騰速率的平衡，減輕花莖導管堵塞改善吸水，可改善花朵的衰老，如在切花瓶插液中加入抑菌劑防止細菌增殖引起導管堵塞，可延長花期；糖分的減少主要與呼吸作用有關，在瓶插液中加入糖類物質，不僅為花卉提供呼吸代謝的基質，也可作為有效的滲透壓調節劑延緩衰老；內源性激素如乙烯等，對乙烯敏感型花卉品種的衰老作用明顯；生物膜將細胞與外界隔開，并將細胞分室化，以保證在特定的區域進行特定的生理生化反應，膜受損、膜的通透性增加，是切花衰老的明顯標志[7]。

海藻糖是天然的糖類，作為一種生物體內典型的應激代謝物，主要扮演著貯存能量供逆性環境下使用的角色，干酵母后期生長的能量和碳源主要就是海藻糖，昆蟲在長時間飛行中的主要能量也來源于海藻糖。在瓶插液中加入海藻糖成分，可為切花提供呼吸作用的碳源，延緩切花的衰老。海藻糖在自然界中的另一個重要功能是抗逆保護作用，尤其是對干燥脫水脅迫的保護作用十分顯著。海藻糖和其它糖類相比有非常高的水合力，海藻糖分子能很強地將水分子吸引到周圍，形成分子集合體，這可能是該研究中觀察到海藻糖組的月季切花相對鮮重下降較少，有延緩失水現象的原因。要準確地探明海藻糖的水合作用，還需要采用核磁共振技術進一步分析。

此外，海藻糖對生物體的抗逆保護作用，是主要通過對生物膜和蛋白質的保護作用實現的。海藻糖的非還原性使得它能夠與氨基酸、蛋白質穩定地共存而不發生美拉德（Maillard）反應；而還原性糖的醛基與生物膜蛋白的伯氨基發生美拉德反應，影響膜的功能；在膜失水后海藻糖的-OH與膜磷脂的之間存在氫鍵相互作用，即所謂的“水替代”作用，海藻糖的“水替代”作用使得失水后膜磷脂雙層周圍仍存在一層假定的水化層，可以避免膜脂雙層融合、相變和內容物泄漏[8]。海藻糖在逆性條件下能夠保護超氧化物歧化酶等蛋白質的活性，減少了體內氧化產物的產生，進而也穩定了生物膜的正常功能。該研究觀察到海藻糖組的月季切花相對外滲率的變化大大低于對照組，表明海藻糖延緩月季切花衰老的機理也是通過穩定生物膜來實現的。

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